SREBP1在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

陳欣德，徐煜周，周帥，張茂容，李璐，吳東婷，吳志浩*

（ 1. 皖南醫(yī)學(xué)院腫瘤微環(huán)境研究室，安徽蕪湖 241002；2. 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；3. 臨床醫(yī)學(xué)院；4. 麻醉學(xué)院；5. 影像學(xué)院）

研究人員于1989 年發(fā)現(xiàn)一種可以和固醇調(diào)節(jié)原件特異性結(jié)合的鋅指蛋白，后續(xù)研究人員從人類宮頸癌細(xì)胞細(xì)胞核中成功提取出來，并命名為甾醇調(diào)節(jié)原件結(jié)合蛋白1（sterol regulatory element binding protein 1，SREBP1）［1-3］。SREBP1調(diào)控細(xì)胞內(nèi)各類脂質(zhì)的合成，并且在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起到非常關(guān)鍵的作用。

1 SREBP1的結(jié)構(gòu)、分類、功能

SREBP1具有“堿性螺旋-環(huán)-螺旋-亮氨酸拉鏈（Basic helix-loop-helix-leucine zipper，bHLH-ZIP）的結(jié)構(gòu)”［4］。在哺乳動物中，SREBF包含2 個同源基因：分別是SREBF1 與SREBF2，其包含3 個亞型： 分別是SREBF1 基因編碼的SREBP-1a、SREBP-1c 與SREBF2 基因編碼的SREBP2［5］。SREBP-1a 與SREBP-1c 是由于SREBF1 的可變剪切編碼產(chǎn)生，從不同的轉(zhuǎn)錄起始位點開始轉(zhuǎn)錄，除了第1 個外顯子不相同外，其它的都一致［6］。SREBF1 主要調(diào)控脂肪酸（fatty acid synthase，F(xiàn)AS）和甘油三酯（triglyceride，TG）的合成，而脂蛋白的攝取以及膽固醇的從頭合成則主要受SREBF2 的調(diào)節(jié)［7］。SREBF1 基因編碼的SREBP1為無活性前體，共有1 150 個氨基酸組成，含有3個結(jié)構(gòu)域：（1）N 端結(jié)構(gòu)域，由480 個氨基酸組成，包含具有DNA 轉(zhuǎn)錄活性的bHLH-ZIP 結(jié)構(gòu)域；（2）中間結(jié)構(gòu)域，由80 個氨基酸組成，包含2 個跨膜區(qū)以及1個31個氨基酸的loop；（3）C端結(jié)構(gòu)域，由590個氨基酸組成，通過C端結(jié)構(gòu)域可與它的伴侶蛋白SREBP 裂解激活蛋白（SREBPcleavage activating protein，SCAP）的WD 重復(fù)結(jié)構(gòu)域相結(jié)合形成復(fù)合物錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上［8］。

2 SREBP1的轉(zhuǎn)運(yùn)、激活

通常情況下SREBP1以無活性的前體形式嵌入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中［9］，若要進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)揮功能則必須要經(jīng)過剪切變成帶有轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域的成熟體—mSREBP1/Nuclear SREBP1。根據(jù)細(xì)胞內(nèi)膽固醇的濃度不同，SREBP1可錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，也可被囊泡包裹從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上運(yùn)送到高爾基體上［10］。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)膽固醇含量增多時，SCAP 與SREBP1 結(jié)合并誘導(dǎo)SREBP1 構(gòu)象發(fā)生變化，同時SCAP-SREBP1復(fù)合物會被胰島素誘導(dǎo)基因（insulin induced gene，INSIG）捕獲，從而穩(wěn)定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中不能進(jìn)入細(xì)胞核中發(fā)揮功能，已進(jìn)入細(xì)胞核的mSREBP1則會被迅速降解，從而使細(xì)胞內(nèi)的膽固醇處于一個動態(tài)平衡［11］。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)膽固醇含量減少時，SCAP 會與INSIG 發(fā)生解離，SCAP-SREBP1 復(fù)合物經(jīng)包被蛋Ⅱ（coat protein Ⅱ，COPII）包裹一起到達(dá)高爾基體，由位點1 蛋白酶（site 1 protease，S1P）和S2P 剪切［12］，剪切后暴露出具有轉(zhuǎn)錄活性的成熟體mSREBP，然后通過輸入蛋白-β移位到細(xì)胞核中，mSREBP 形成同源二聚體并與靶基因的啟動子或增強(qiáng)子的高度保守的SRE 或者E-Box 元件結(jié)合，以驅(qū)動下游靶基因的轉(zhuǎn)錄［13］。雖然所有的SREBP 亞型都可與SRE 結(jié)合，但是它們對不同的啟動子表現(xiàn)出的偏好不同。SREBP1主要調(diào)控如脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，F(xiàn)ASN）、硬質(zhì)酰輔酶A 去飽和酶1（stearoyl-COA desaturase 1，SCD1）、乙酰輔酶A 羧化酶2（acetyl-COA carboxylation，ACC2） 等脂肪酸合成相關(guān)酶的表達(dá)來促進(jìn)FAS 和TG 的合成。而SREBP2 則主要上調(diào)低密度脂蛋白受體（lowdensity lipoprotein receptor，LDLR）、羥甲戊二酰輔酶A 還原酶（recombinant human 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase， HMGCR）等下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而驅(qū)動膽固醇的合成［14］。

除了細(xì)胞內(nèi)膽固醇的濃度可以調(diào)控SREBP1的激活以外，其他方式也可激活SREBP1。Cheng等［15］發(fā)現(xiàn)，SREBP1 的激活與SCAP 的N-糖基化作用密切相關(guān)，增加葡萄糖的攝取可以增加SREBP1的前體以及成熟體，而添加外源性膽固醇可阻斷此過程；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，增加葡萄糖攝取后可通過己糖胺生物合成途徑增加SREBP1的伴侶蛋白SCAP的N-糖基化水平并增加其穩(wěn)定性。

3 SREBP1的轉(zhuǎn)錄后修飾

mSREBP1的穩(wěn)定性受泛素依賴性調(diào)控［16］，主要涉及到F-BOX 家族F 框/WD-40 域蛋白7（FBXW7），所有的SREBP 亞型都包含有1 個保守的磷酸基團(tuán)基序（CPD），它可以被FBXW7/SCF復(fù)合物識別［17］，而糖原合成激酶3（glycogen synthase kinase，GSK3）可以磷酸化該基序進(jìn)而誘導(dǎo)其進(jìn)行泛素化和降解［18］，由于蛋白激酶B（AKT）及雷帕霉素復(fù)合物C2 （mTORC2） 可以抑制GSK3 的磷酸化，所以SREBP1 的成熟體更加穩(wěn)定［19］。有研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶5（PRMT5）可對SREBP1 第321 號氨基酸位點的精氨酸進(jìn)行對二甲基化修飾，這種修飾可以有效地抑制GSK-3β 對SREBP1a 的磷酸化，進(jìn)而抑制SREBP1a 的泛素化和降解，提高SREBP1 的表達(dá)，并且還發(fā)現(xiàn)這種甲基化修飾與肝細(xì)胞癌的進(jìn)展以及不良預(yù)后有著密不可分的聯(lián)系［20］。此外，Heo等［21］發(fā)現(xiàn)，SREBP1可作為UBC12（一種NEDD8結(jié)合酶）類泛素化蛋白翻譯后Neddylation 修飾的底物，使得SREBP1的泛素化減少，增加其穩(wěn)定性進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞的脂質(zhì)合成。

4 SREBP1在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用與分子機(jī)制

腫瘤細(xì)胞代謝重編程已逐漸被人類了解并熟知，其中最代表性的就是腫瘤細(xì)胞傾向于將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸的Warburg 效應(yīng)［22］。然而越來越多的證據(jù)表明，腫瘤細(xì)胞中的代謝重組并不僅僅限于葡萄糖代謝，脂質(zhì)和氨基酸的代謝也不容忽視［23］。近年來，大量研究表明，腫瘤細(xì)胞脂質(zhì)合成中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子SREBP1參與了多種類型腫瘤細(xì)胞的發(fā)生與發(fā)展。SREBP1在胃癌［24］、肝癌［25］、前列腺癌［26］，以及膠質(zhì)母細(xì)胞瘤［27］等腫瘤中均處于穩(wěn)定高表達(dá)狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致臨床治療效果較差，患者的生存率下降。

4.1 SREBP1 在腫瘤細(xì)胞增殖中的作用 惡性腫瘤的發(fā)生是歷經(jīng)多個階段的發(fā)展性疾病，大致階段可分為：一個細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)化細(xì)胞的克隆性增生；局部浸潤；遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。持續(xù)性的細(xì)胞惡性增殖與轉(zhuǎn)移是形成惡性腫瘤的原因。體外觀察腫瘤細(xì)胞的增殖水平或可直接反映體內(nèi)腫瘤的發(fā)生發(fā)展情況。近年來，有諸多研究報道，SREBP1可參與對腫瘤細(xì)胞增殖相關(guān)的調(diào)控。有研究發(fā)現(xiàn)，在人食管鱗狀細(xì)胞癌中敲低SREBP1，通過降低SCD1 的表達(dá)使Wnt 通路的核心蛋白βcatenin 的入核減少，Ki67、cyclin D1 等增殖相關(guān)蛋白水平下降；并導(dǎo)致細(xì)胞活力降低，表明敲低SREBP1 可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖［28］。EB 病毒潛伏膜蛋白1（LMP1）是具有組成性活性的腫瘤壞死因子受體超家族的成員［29］，LMP1 促進(jìn)EBV 感染的非角化未分化鼻咽癌（NPC）中SREBP1的啟動子活性，增強(qiáng)SREBP1 的轉(zhuǎn)錄，從而增強(qiáng)SREBP1的表達(dá)、成熟和活化，增加細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的生成；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，使用mTOR 抑制劑Torin1 和Torin2 或者敲低mTOR后，盡管LMP1 仍然高表達(dá)，可脂質(zhì)的生成卻減少，說明LMP1 促進(jìn)SREBP1 的表達(dá)是mTOR 依賴性的；LMP1 誘導(dǎo)的SREBP1 的表達(dá)促進(jìn)了NPC的增殖［30］。

4.2 SREBP1 在腫瘤細(xì)胞凋亡中的作用 細(xì)胞凋亡由特定的信號通路以及蛋白激酶調(diào)控，如Caspase 家族、Bcl-2 家族、TP53 等。中藥何首烏具有抗癌、抗衰老、抗高血脂的作用，有研究指出，何首烏中的主要活性成分大黃素可以促進(jìn)細(xì)胞的凋亡，而且可以抑制SREBP1的表達(dá)；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在同時加入大黃素時，穩(wěn)定敲除SREBP1的肝癌細(xì)胞相比于野生型細(xì)胞，線粒體膜電位降低更多，凋亡增加；穩(wěn)定敲除SREBP1的細(xì)胞中凋亡相關(guān)蛋白（cleaved-caspase-3、cleaved-caspase-9、APAF1、CYTC、ENDOG 和AIF）表達(dá)上調(diào)，而Bcl-2則被抑制［31］。在胰腺癌中，由于血管不足導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞依賴高水平的糖酵解而不是氧化磷酸化［32-33］。Zhou等［34］發(fā)現(xiàn)，高水平葡萄糖可以抑制胰腺癌的凋亡，同時提高SREBP1的表達(dá)，但是在使用siRNA 敲低SREBP1 后，相比于正常組，cyclin D、PCNA 和Bcl-2 的表達(dá)水平降低，細(xì)胞凋亡增多，表明高水平葡萄糖通過增強(qiáng)SREBP1的表達(dá)抑制胰腺癌細(xì)胞的凋亡。

4.3 SREBP1 在腫瘤遷移、侵襲中的作用 上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是指上皮細(xì)胞通過特定程序轉(zhuǎn)化為具有間充質(zhì)表型細(xì)胞的生物學(xué)過程。在腫瘤細(xì)胞中，EMT 是上皮細(xì)胞來源的惡性腫瘤細(xì)胞獲得遷移以及侵襲能力的重要生物學(xué)過程。Zhang 等［35］研究發(fā)現(xiàn)，SREBP1 可以促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的EMT，其機(jī)制是SREBP1 通過去乙酰化抑制E-cadherin 的表達(dá)，Snail/HDAC1/2 阻遏復(fù)合物在SREBP1 介導(dǎo)的E-cadherin 啟動子沉默中起重要作用。在SREBP1 的上游信號通路中，由EGFR 信號受體介導(dǎo)的PI3K-AKT-mTOR 通路的激活對SREBP1 的激活起重要作用［36］。Zhang 等［37］發(fā)現(xiàn)，敲除SREBP1 可以抑制非小細(xì)胞肺癌A549 和H1299 的遷移，利用PI3K 抑制劑PDK-1、AKT 抑制劑MK-2206 以及mTOR 抑制劑雷帕霉素采用分段抑制的方法可通過抑制SREBP1 來抑制EMT，進(jìn)而抑制非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生發(fā)展。

4.4 SREBP1 與腫瘤細(xì)胞鐵死亡 鐵死亡是近年來新發(fā)現(xiàn)的一種鐵依賴性的，區(qū)別于細(xì)胞凋亡、細(xì)胞壞死、細(xì)胞自噬的新型細(xì)胞程序性死亡方式。鐵死亡的本質(zhì)是谷胱甘肽的耗竭，谷胱甘肽過氧化物酶（GPX4）的活性下降，脂質(zhì)過氧化物不能通過GPX4催化的谷胱甘肽還原酶反應(yīng)代謝，之后二價的鐵離子氧化脂質(zhì)產(chǎn)生活性氧，從而促使鐵死亡的發(fā)生。有研究報道，SREBP1也參與了細(xì)胞鐵死亡的發(fā)生，Zhao等［38］研究發(fā)現(xiàn)，相較于正常胃上皮細(xì)胞，胃癌細(xì)胞更容易發(fā)生鐵死亡，而阿帕替尼則可誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，使用阿帕替尼處理也發(fā)現(xiàn)GPX4蛋白表達(dá)量下降；因為阿帕替尼是血管內(nèi)皮生長因子受體2（VEGFR2）酪氨酸激酶的高選擇性抑制劑，可以抑制SREBP1的激活，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，SREBP1a 可以與GPX4 啟動子結(jié)合，驅(qū)動GPX4 基因的轉(zhuǎn)錄，而GPX4 的表達(dá)隨著阿帕替尼處理導(dǎo)致SREBP1抑制后也隨之下調(diào)；并且多重耐藥的胃癌細(xì)胞也可被阿帕替尼所誘導(dǎo)的GPX4下降而被抑制。鐵死亡的過程是由多不飽和脂肪酸（PUFA）的過氧化驅(qū)動的，有研究發(fā)現(xiàn)，SCD1 催化的單不飽和脂肪酸可通過取代脂質(zhì)膜中的PUFA以減少其脂質(zhì)活性氧的積累進(jìn)而有效抑制鐵死亡［39］。Zhao 等［40］研究發(fā)現(xiàn)，肝癌細(xì)胞中乳酸可通過抑制AMPK 上調(diào)SREBP1 的表達(dá)，進(jìn)一步上調(diào)SCD1，增加單不飽和脂肪酸的合成，降低PUFA 的含量，使肝癌細(xì)胞對鐵死亡產(chǎn)生抵抗，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

4.5 SREBP1 與腫瘤耐藥 藥物治療是癌癥患者非常重要的治療手段之一。但截至目前，幾乎所有的抗腫瘤藥物都會隨著患者使用時間以及劑量的增加，導(dǎo)致腫瘤產(chǎn)生耐藥性，進(jìn)而使藥物發(fā)揮的功效降低甚至無效。腫瘤耐藥性也是癌癥治療失敗的主要原因之一，這也一直是困擾著醫(yī)生和患者以及腫瘤研究人員最大的難題之一。隨著對腫瘤耐藥性相關(guān)的研究越來越多，有研究表明，SREBP1 也參與其中。Gao 等［41］研究發(fā)現(xiàn)，在結(jié)直腸癌（CRC）中，SREBP1蛋白表達(dá)顯著高于正常組織，隨后構(gòu)建了穩(wěn)定過表達(dá)SREBP1的慢病毒載體轉(zhuǎn)入CRC 細(xì)胞系HT29，發(fā)現(xiàn)其增強(qiáng)了HT29細(xì)胞對5-氟尿嘧啶的抗性，Westen blot 顯示SREBP1 可以抑制caspase7 蛋白的表達(dá)以及PARP1的裂解，降低了5-氟尿嘧啶誘導(dǎo)的HT29 細(xì)胞凋亡。同樣的，對吉西他濱耐藥的CRC 細(xì)胞也是因為SREBP1 的高表達(dá)來抑制caspase7 從而產(chǎn)生耐藥性［42］。而白藜蘆醇卻可以通過抑制SREBP1 的表達(dá)來增加吉西他濱對腫瘤的敏感性［43］。

5 SREBP1相關(guān)抑制劑

SREBP1發(fā)揮功能的是前體轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體后經(jīng)過2 個獨立的和位點特異性的（S1P、S2P）蛋白酶剪切，釋放出具有轉(zhuǎn)錄活性的氨基末端結(jié)構(gòu)域，入核后結(jié)合到靶基因啟動子上促進(jìn)靶基因的表達(dá)。目前發(fā)現(xiàn)的SREBP1 抑制劑是通過抑制S1P的酶活性來抑制SREBP1發(fā)揮功能。氨基吡咯烷酰胺化合物PF-429242 是一種新型可逆的競爭性S1P抑制劑［44-45］，可有效抑制S1P的酶活性進(jìn)而抑制其對SREBP1 的剪切。而在小鼠原位異種移植模型中，每天注射單劑量PF-429242（10 mg/kg）可有效抑制SCID 小鼠中腎細(xì)胞癌（RCC）的生長，具有較低的IC50［46］。

6 小結(jié)與展望

腫瘤細(xì)胞的代謝重編程已被認(rèn)定為腫瘤的重要特征，脂質(zhì)代謝在其中并不可忽視。SREBP1作為脂質(zhì)合成的核心轉(zhuǎn)錄因子，在各種腫瘤細(xì)胞中均有著不同程度的激活，并且在一定程度上影響著腫瘤的諸多生物學(xué)功能以及相關(guān)核心基因的表達(dá)，如增殖、凋亡、遷移、耐藥性等方面。SREBP1通過調(diào)控各種信號分子促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展，導(dǎo)致患者的生存率降低，生活質(zhì)量下降以及降低抗腫瘤藥物的臨床治療效果。因此需要對SREBP1所調(diào)控的細(xì)胞內(nèi)分子機(jī)制進(jìn)行更深層次的探索與發(fā)掘，開發(fā)出更多針對SREBP1的抑制劑或靶向藥，增加抗腫瘤藥物的臨床治療效果，為腫瘤的臨床研究提供新的方向，為腫瘤的最終治愈提供可能。